AQ2+间断化学分析仪测定水体中氨氮的方法

■ 文/邢 琪

1 选题背景

氨氮以游离氨（NH3）或者铵盐（NH4+）的形式存在于水中，两者的组成比由水的pH 值这项指标来决定。当pH 值偏高时，游离氨占的比例较高。当PH 值偏低时，那么铵盐的比例就比较高。氨氮在水污染治理中是一个较为严重的问题，测定水中的氨氮，有助于评价水体被污染和“自净”状况，因此氨氮的测定在水质监测中得到了重视。氨氮的测定方法主要有纳氏试剂比色法、水杨酸分光光度法、蒸馏滴定法、氨气敏电极法、酶法等，以上方法都有各自的优点和缺点，了解及分析这些方法的优势和劣势，能够全面了解氨氮在环境质量现状及发展趋势，进而更加便捷并且有效、精准地完成水质监测任务，保证城市低碳环保，控制污染并扩大环境规划的可实施性，以解决最终的环境问题。

2 水体中氨氮测定方法

2.1 纳氏分光光度法

纳氏分光光度法的最低检出浓度为0.025mol/L，纳氏分光光度法的测定上限为2mg/L。采用目视比色法，纳氏分光光度法最低检出浓度为0.02mg/L。水样在经过预处理后，此方法适用于地表水、地下水、工业废水和生活污水。

2.2 水杨酸盐分光光度法

水杨酸盐分光光度法的最低检出浓度为0.01mg/L，测定上限为1mg/L。并且该方法可以适用于饮用水、生活污水和大部分工业废水中氨氮的测定。

3 氨氮的标准曲线

3.1 AQ2 ＋纳氏法标准曲线

按照试验方法AQ2+自动配制了浓度为0、0.25、0.5、1、2、3、4、5mg/L 的氨氮标准溶液。分别测定不同浓度的标准氨氮溶液的吸光度值，氨氮浓度范围为0.01～5mg/L 范围内与吸光度呈现良好线性关系。

AQ2+纳氏法标准曲线的线性回归方程为：

y = 0.083x + 0.016；R2= 0.999

氨标准曲线的浓度范围为0～5mg/L。得出AQ2+水杨酸钠法标准曲线的线性回归方程为y=0.224x + 0.024；R2= 0.999。

4 B/C 对氨氮测定结果的影响

已知15 个水样的BOD 与COD，BOD 范围3.4～8.8mg/L，COD 较为平稳。由BOD 和COD 得出B/C，范围为0.18～0.36。由于考虑到BOD 对氨氮的影响，15 个水样由BOD 值从小到大排列，用AQ2+纳氏法测定氨氮。结果如图1所示。又以B/C 为横坐标，氨氮值为纵坐标绘制B/C 与氨氮关系曲线，结果如图2所示。

图1 BOD与氨氮关系曲线

图2 B/C与氨氮关系曲线

BOD 和COD 与氨氮都是水质检测中重要的指标，并没有直接关系，从图1可见，BOD 与氨氮关系较为杂乱，没有线性关系，但氨氮值大致上由BOD 增大而增大。而同样从图2看见，氨氮随B/C 增加而增加。BOD 越大的水样中可降解有机物增加，使得含氮有机物转化为氨氮，而使氨氮值增加。从而在COD 值较为恒定时，氨氮值随B/C 增大而增大。

5 pH 对氨氮测定结果的影响

选取14 个相同水样。水样pH 为7，氨氮浓度为2.90mg/L。在预处理后，用磷酸溶液及氢氧化钠溶液以pH 试纸把水样pH 分别调成1～14，绘制标准曲线，结果显示pH 与氨氮呈线性关系，R2=0.956，如图3所示。

图3 pH与氨氮的关系

加入纳氏试剂与酒石酸钾钠后，溶液pH 值还会有变化。一般加入纳氏试剂后，最后溶液显色的pH 值适宜范围通常是11.8～12.4，pH 值低于11.8 时，不产生显色反应；pH 值高于12.4 时，溶液变浑，而无法测量吸光度。由图3可见，水样pH在7～8之间与原本浓度较为相近，所以在水样显色之前，应把pH 调至中性。

6 季节对氨氮测定结果的影响

选取30 个水样，号码相同的水样采集点相同。在夏季及冬季用AQ2+纳氏法进行氨氮测定。

由图4可见，水体中夏季氨氮含量明显低于冬季。夏季由于温度变高，河水中微生物大量繁殖，且新陈代谢速度较快，水体中氨氮分解速度加快，也会导致夏季水体中氨氮值减小。而冬季，水体中微生物新陈代谢较慢，水体中氨氮分解速度也较慢，导致氨氮含量偏高。

图4 夏季与冬季的氨氮结果对比

7 AQ2+纳氏法与手工纳氏法的可比性

分别取10 个水样，滴加硫酸锌溶液及氢氧化钠溶液，再用离心分离机分离沉淀进行絮凝预处理，分别用手工的经典纳氏比色法和AQ2+仪器法测定样品中的氨氮，结果如表1。经典纳氏法为横坐标，AQ2+纳氏法为纵坐标绘制两种方法的关系曲线，如图5所示。

图5 AQ2＋纳氏法与手工法关系曲线

查t 分布单侧分位数表，得t0.005（10） ＝3.169，t ＝2.29＜3.169，两种方法无显著性差异。

AQ2+纳氏法测量结果均略低于经典纳氏法，并且相对误差范围0～6.14%。AQ2+纳氏法与手工法关系曲线呈良好线性关系，R2＝0.999。以上证明AQ2+纳氏法与传统纳氏法并没有显著性差异并且偏差小，并且AQ2+纳氏法每测一个水样氨氮浓度，只需水样280μL，水量200μL，完全弥补了传统纳氏试剂法试样取量大的缺点，并且废液排放量也大大的减少，将对环境产生的危害大幅度降低，是一种可靠、便捷的氨氮测定方法。

8 AQ2+纳氏法与水杨酸钠法的可比性

取20 个水样，用AQ2+的纳氏法和水样酸钠法分别测定氨氮。得出结果并以经典纳氏法为横坐标，AQ2+纳氏法为纵坐标绘制两种方法的关系曲线，如图6所示。

图6 AQ2＋纳氏试剂法与水杨酸钠法测定结果关系曲线

结果所示，除去6、12、13、20 号样品水样酸钠法测定值比纳氏法测定值稍高，其余所有样品水杨酸钠法测定结果均稍低于纳氏法测定结果，且相对误差小于6.76%，最佳可达0.51%。AQ2+纳氏试剂法与水杨酸钠法呈良好的线性相关关系，R2=0.996，平均相对误差为2.14%，可以满足监测要求。

9 结语

AQ2+间断化学分析仪灵活性强，操作简单，并且测定所需样品量少，纳氏试剂法取样量仅仅280μL，水杨酸钠法取样量150μL，是一台经济环保可靠的化学分析仪。

AQ2+纳氏法与AQ2+水杨酸钠法法可比性良好。水杨酸钠法测定结果均稍低于纳氏法测定结果，且相对偏差范围0.51%～6.76%。两种方法呈良好的线性相关关系，R2=0.996。

可生化性对于氨氮结果有影响。由于BOD 越大的水样中可降解有机物增加，使得含氮有机物转化为氨氮，而使氨氮值增加，从而导致氨氮随B/C 增加而增加。

pH 对测量结果有明显影响，pH 与氨氮呈线性关系，R2=0.956。pH 值过低时，不产生显色反应；pH 值过高时，溶液变浑无法测量吸光度。测量前水样pH7～8 最为合适。在季节性差异上，由于温度变高，河水中微生物大量繁殖，且新陈代谢速度较快，冬季河水体中氨氮含量明显高于夏季。